酸性和碱性溶液中金属氮碳材料氧还原和氢析出反应的理论研究

单原子催化剂（SAC）由于其低成本和在各种电催化反应中潜在的高催化活性而被认为是铂族金属的有前景的替代材料,但仍然缺乏对不同金属氮碳材料催化剂之间活性差异的原子机理的理解。在此,通过实验和理论研究相结合,研究了非贵金属氮碳材料（Me-N-C,Me = Fe和Co）作为模型催化剂,以探索在普遍的pH值下氧还原反应（ORR）和氢析出反应（HER）的催化活性以及相对应的反应机理。原子理论模拟表明,Fe-N-C具有比Co-N-C高的ORR活性,这是因为其速率决定步骤的反应势垒较低,而HER的活性趋势却相反。我们的模拟结果与实验观察结果一致。     

酸性和碱性溶液中金属氮碳材料氧还原和氢析出反应的理论研究（英文）

单原子催化剂(SAC)由于其低成本和在各种电催化反应中潜在的高催化活性而被认为是铂族金属的有前景的替代材料,但仍然缺乏对不同金属氮碳材料催化剂之间活性差异的原子机理的理解。在此,通过实验和理论研究相结合,研究了非贵金属氮碳材料(Me-N-C,Me=Fe和Co)作为模型催化剂,以探索在普遍的p H值下氧还原反应(ORR)和氢析出反应(HER)的催化活性以及相对应的反应机理。原子理论模拟表明,Fe-N-C具有比Co-N-C高的ORR活性,这是因为其速率决定步骤的反应势垒较低,而HER的活性趋势却相反。我们的模拟结果与实验观察结果一致。     

氮杂环卡宾的合成及在氢转移反应中的应用

利用氯甲基吡啶与咪唑反应制备了一系列含吡啶取代咪唑L1～L5,考察了所得咪唑衍生物与钌化合物在碱性条件下原位形成的氮杂卡宾钌络合物对苯胺与醇氢转移反应的催化活性.研究了碱的种类、钌前体、温度等对反应的影响,结果表明RuCl3 H2O/1-(2-吡啶甲基)-3-甲基碘化咪唑(L3)/KOH催化体系在185℃时对苯胺与乙二醇反应的催化活性较高,选择性生成N-羟乙基苯胺,TON(单位活性转化的底物分数)可达2130.此外,还考察了RuCl3 H2O/L3/KOH催化体系对苯胺与丁醇、环己醇、异丙醇、苯甲醇反应的催化性能.在催化剂作用下,醇与苯胺可形成亚胺及仲胺,伯醇可以自氢转移反应形成酯,反应产物的结构及选择性取决于醇的结构及反应条件.     

二氧化硅负载的聚-γ-氨丙基硅氧烷—金属络合物的结构及催化羰基化作用的研究

合成了二氧化硅负载的聚-γ-氨丙基硅氧烷(SiO_2>Si—NH_2)的单金属和双金属络合物(SiO_2>Si-NH_2—M和SiO_2>Si—NH_2—Co—M’,M=Co,Cu或Ru,M’=Cu或Ru),用XPS、IR和TEM研究了这些络合物的结构.证明,在这些金属络合物中,氮与金属间以配位键结合,金属的配位形式不是单一的.这与一般的小分子金属络合物不同.通过研究SiO_2>Si—NH_2—Co—Cu对苯胺氧化乙氧羰基化生成N-苯基氨基甲酸乙酯反应以及SiO_2>Si—NH_2—Co—Ru对环己烯醛化生成环己基甲醛和环己基甲醇反应的催化作用得知,双金属络合物中两种金属间存在相互作用.     

Cu/SiO2催化剂上苯胺和正丙醇高效合成N-丙基苯胺

采用等体积浸渍法经程序升温焙烧制备了Cu/SiO2催化剂,考察了该催化剂对苯胺和正丙醇气相合成N-丙基苯胺的催化活性和选择性.常压下,当反应温度为260℃时,Cu/SiO2上正丙醇转化率达到100%,N-丙基苯胺选择性超过92%.X射线衍射分析表明,该催化剂具有较好的铜结晶度.     

基于内嵌钴/氮掺杂多孔碳三维石墨烯笼的抗团聚高效氧还原电催化剂

氧还原反应是决定燃料电池、金属-空气电池等多种新型清洁能源存储与转化技术之性能与应用的关键反应. 铂及其合金是目前催化活性最好的氧还原反应催化剂,但其高昂的成本限制了规模化应用. 在小尺寸效应作用下,微纳米结构催化剂颗粒在电极制备与电化学反应过程中的团聚限制了催化剂本征催化活性的充分发挥. 本文基于喷雾热解技术,发展了一种基于内嵌钴/氮掺杂多孔碳三维石墨烯笼的高活性、抗团聚非贵金属氧还原反应催化剂. 此结构中,金属有机骨架化合物ZIF-67衍生的钴/氮掺杂多孔碳纳米结构是催化氧还原反应的活性中心,包覆其外的三维石墨烯笼不仅可在钴/氮掺杂碳纳米结构之间构建连续的三维载流子传导网络,且可高效抑制其在催化剂制备与电化学反应过程中的团聚与活性损失. 在碱性电解液中,此类非贵金属催化剂表现出可与铂基催化剂媲美的氧还原反应活性和优异的稳定性.     

Co@NC纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

本文从开发替代贵金属催化剂（如RuO₂,IrO₂,Pt）的廉价催化剂方面着手,以金属有机框架化合物ZIF-67为前驱物,通过室温溶剂热法合成金属有机骨架ZIF-67,将其高温炭化制备出包覆Co纳米颗粒的氮掺杂的碳基复合材料,即Co@NC. 研究炭化温度对其形貌结构、元素组成和电催化性能的影响. 制备形貌结构最优的Co@NC催化剂,并研究了其在碱性条件下析氧反应的催化活性和稳定性.     

Ni-Co-B非晶态合金催化肉桂醛常压加氢制3-苯丙醛的研究

采用化学还原法制备了一系列Ni-Co-B非晶态合金催化剂, 通过调变金属盐混和液中Ni^2＋/Co^2＋的比例, 可制得不同Co含量的Ni-Co-B非晶态合金. 用ICP, BET, XRD, TEM, SAED, DSC, XPS和H₂-TPD对其组成、结构、粒子大小、表面形貌和表面电子态进行了系列表征, 并以肉桂醛常压加氢制苯丙醛作为探针反应, 考察了所制备的Ni-Co-B非晶态合金的催化性能. 结果表明, Ni-Co-B非晶态合金中Ni为活性中心, Co的引入可显著增加其催化活性. 由于催化测试中金属总量固定为1.0 g, 因此增加Ni-Co-B中Co的含量具有正负两方面的效应. 一方面, 由于Ni活性位数目的减少加氢活性降低; 另一方面, Co对Ni活性中心具有协同作用, 有利于增加合金的无序度、金属-类金属间相互作用、表面Ni含量和电子相互作用, 从而提高催化活性. 最佳Co与(Ni＋Co)摩尔比含量的范围为0.2～0.5.     

邻位和间位取代苯胺与丙烯腈的单氰乙基化反应

对于邻位、间位取代苯胺与丙烯腈发生单氰乙基反应生成相应的N-氰乙基邻位取代苯胺和N-氰乙基间位取代苯胺的过程,AlCl3具有高的催化活性。在芳香胺/丙烯腈/AlCl3=1/1.10/(0.05～0.10)(摩尔比)、反应温度60～80℃,反应时间6～10h的条件下,反应的收率达87%～90%。用毛细管气相色谱法分析了单氰乙基化反应中各组份的含量;所合成的7种N-氰乙基邻位取代苯胺和N-氰乙基间位取代苯胺用DTA-TG、UV、IR、1HNMR和EA进行了物性和结构表征。     

β-二酮钴配合物催化空气氧化二苯甲醇反应的研究

研究了β-二酮钴催化空气氧化二苯甲醇生成二苯甲酮的反应．利用正交实验方法考察了反应温度、时间、N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)用量、催化剂种类及用量对反应的影响．发现同一金属中低价态β-二酮金属配合物的活性较高，配体给电子能力强，催化活性就越高．当反应温度80℃、反应时间12h、NHPI为l0％、Co(acac)2为0．9％时，二苯甲醇的转化率高达97．6％．     

锆改性钴基费-托合成催化剂催化性能的研究

 考察了助剂锆和金属钴负载量对锆改性Co／Al2O3催化剂催化性能的影响．结果表明，锆助剂能够高度分散在氧化铝载体上，而活性组分钴以一定尺寸存在；锆的添加能够明显地提高Co／Al2O3催化剂的催化活性和C5＋烃选择性，但助剂锆含量对催化剂催化性能的影响不大；在锆存在下，催化剂的催化活性随金属钴含量先升高后降低．进一步的研究表明，催化剂上烃形成速率的提高可能是由于锆助剂能够增加催化剂的活性位数目，增强桥式CO吸附的强度，在Co－ZrO2间形成界面．     

Recent Progress on the Synthesis and Modified Strategies of Zeolitic-Imidazole Framework-67 Towards Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction

As a class of metal-organic framework, the zeolitic-imidazole framework-67 is constructed from bridging cobalt ions and 2-methylimidazole. The high content of abundant active cobalt species, uniform structure, ultrahigh porosity, and large surface area show the potential for multiple catalytic applications, especially electrocatalytic oxygen evolution reaction (OER). The design and synthetic strategies of catalyst-based ZIF-67 that approach the maximized catalytic performance are still challenging in further development. Herein, the current progress strategy on the structural design, synthetic route, and functionalization of electrocatalysts based on ZIF-67 to boost the catalytic performance of OER is reviewed. Besides, the structurally designed catalyst from various fabricated strategies corresponding to enhancing catalytic activity is discussed. The emphasized review for understanding design and synthetic structure with catalytic performance could guide researchers in further developing catalyst-based ZIF-67 for improving the efficient electrocatalytic OER.     

Phase composition,physicochemical and catalytic properties of cobalt–aluminum–zeolite systems

The phase composition and physicochemical and catalytic properties of three samples of cobalt–aluminum–zeolite systems were studied. The catalytic properties of the systems are related to the application of a highly porous acidic support and the presence of cobalt oxide crystallites of an optimal size (6–12 nm). The occurrence of an efficient heat-conductive spatial net formed by metallic aluminum particles is also important for catalytic performance.     

The Dramatic Effect of Metal Precursor on the Catalytic Performance of Co/SiO2 Catalyst for CO2 Reforming of CH4

The catalytic reforming of CH. with COZ over Ni- and Co-based catalysts for theproduction of synthesis gas with low H=/CO ratios is of attraction in industrial FischerTropsch synthesis. One of major problems for this process is catalyst deactivation bycarbon deposition and/or active metal sintering. For Co-based catalysts, Co(NO,), isgenerally used as starting salt and much effort was devoted to the effects of promoter,supporter and preparation conditions'~#. The effect of cobalt precurs…     

Catalytic Performance and Kinetic Models on Zirconium Phosphate Modified Ru/Co/SiO2 Fischer–Tropsch Catalyst

The present paper represents the promising ways to improve catalytic performance by introducing zirconium phosphate (ZP) on Ru/Co/SiO₂ catalysts and the related kinetic models using the optimized Fischer?CTropsch synthesis (FTS) catalyst. A lot of works has been reported using cobalt-based catalyst for FTS reaction, and many authors have continuously tried to find out highly efficient FTS catalyst by modifying support as well as by introducing promoters. Silica is one of the excellent candidates as catalytic supports, and the present works intensively represents how to modify SiO₂ support for a high catalytic performance by using ZP species. The effect of ZP-modification of SiO₂ support with respect to cobalt aggregation and catalytic deactivation was mainly investigated for FTS reaction. The surface modification at P/(Zr?+?P) molar ratio between 0.029 and 0.134, enhanced the spatial confinement effect of cobalt clusters, and resulted in high catalytic stability with the help of well-dispersed ZP particle formation. The enhanced catalytic performance, in terms of CO conversion, C₅+ selectivity and catalytic stability, is mainly attributed to the suppressed aggregation, a homogeneous distribution of cobalt clusters with a proper size and a low mobility of cobalt clusters at an optimum molar ratio of P/(Zr?+?P) because of the formation of thermally stable ZP particles. The kinetic parameters and rate equations on the optimized catalyst are also derived in terms of CO conversion and product distribution.     

铜钴尖晶石复合氧化物催化剂的组成对二甲苯完全氧化反应催化性能的影响

具有特定结构的复合氧化物,如ABO3,A2BO4及AB2O4等对某些反应比单一氧化物具有更好的催化性能[1,2]. 然而,有关尖晶石型复合氧化物AB2O4对有机物燃烧反应催化性能的研究相对较少,且常用的模型反应大都是一氧化碳或甲烷的催化氧化反应[3]. 超微粒子由于具有大的比表面积和高的表面能等特性,在催化领域已日益引起人们的重视[4]. 低温固相合成是近十几年发展起来的一种新的超细粒子制备方法[5]; 它具有不使用溶剂,无废液排放,工艺过程简单,能耗低等优点,属于对环境友好的“绿色化学”. 目前,此法在合成多组分复合氧化物及催化化学中的应用仍不多见. 本文以含有结晶水的醋酸铜和醋酸钴为原料,采用低温固相合成法制备了单组分氧化铜和氧化钴,以及三种不同铜钴比的铜钴尖晶石型复合氧化物,并以二甲苯氧化为模型反应,采用XRD,BET及程序升温还原(TPR)等手段进行了研究.     

富氧条件下Co/MOR 催化剂上甲烷选择催化还原NO

采用浸渍法制备了一系列用于甲烷选择催化还原(CH₄-SCR)氮氧化物的Co/MOR催化剂。采用XRD、BET、TG-MS、H₂-TPR、NH₃-TPD和NO-TPD等手段对催化剂进行表征,并对其在甲烷选择催化还原氮氧化物反应中的活性进行评价。结果表明,钴物种以Co₃O₄尖晶石形态存在于Co/MOR催化剂中;与MOR载体相比,引入钴物种后,催化剂的酸性、氧化还原能力和对NO的吸脱附能力均发生了变化。在甲烷选择催化还原氮氧化物反应中,Co/MOR的催化活性与其氧化还原性能和对NO的吸脱附性能直接相关;其中,Co负载量为10%的Co(10)/MOR催化剂的CH₄-SCR脱硝活性最好,在330℃下NO的转化率达54.2%。     

Dioxygen Affinities and Catalytic Oxidation Performance of Cobalt (II)Complexes with N-Aryl Hydroxamic Acid

It is well known that the study on biomimetic oxygen carriers not only has important theoretic significance to discover the mechanism of reversible bonding, activating oxygen as well as the oxidation reaction in organism, but also has potential application in separating oxygen from air and realizing the high efficiency and selectivity of catalytic oxidation reaction under a mild condition1. Metal- porphyrin and metal- phthalol- gaunine have been extensively used as biomimetic oxygen carriers u…     

Dioxygen Affinities and Catalytic Oxidation Performance of Cobalt （Ⅱ）Complexes with N—Aryl Hydroxamic Acid

The oxygenation of cobalt(Ⅱ) hydroxamates(CoL2) and its catalytic performance in oxidation of p-xylene to p-toluic acid (PTA) were examined.The effects of X and Y bonded to hydroxamate group on dioxygen affinities and catalytic oxidation performance were also investigated.     

双核金属酞菁的制备及其对二苯并噻吩的催化氧化性能

采用微波法合成了双核酞菁钴,并采用红外光谱、紫外可见光谱、热重分析对其进行表征。以二苯并噻吩(DBT)为反应底物,考察双核酞菁钴对DBT催化氧化性能,筛选出较优催化剂,并进行脱硫反应工艺条件优化。结果表明,双核酞菁钴具有较好的催化性能,在室温下、双核酞菁钴用量为0.01 g(cat)/5 m L、空气流量为80 m L/min、反应温度为40℃、反应1 h,DBT脱硫率达到97.17%。催化剂重复使用5次,催化效果无明显下降。氧化产物经红外光谱、质谱分析为DBTO2。对芳香烃及烯烃进行了催化氧化实验,发现该工艺对油品的质量基本无影响。